Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Economic analysis of small wind turbines

Karczewski M., Baszczynski P., Wiklak P., Sobczak K., Jozwik K.

Journal of Machine Engineering

|

2017

|

Vol. 17, No. 3

112--123

EN

The market of small wind turbines is analysed from the economic point of view. The analysis judges investments in small wind turbine power plants on the basis of different economic indicators, such as Simple Payback (SPB), Net Profit Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR). Turbines from European and Polish markets were considered as the rated power of up to 10 kW was established to be the main criterion for that selection. Calculations of the tip-speed ratio and the power coefficient based on the wind resource reference data were conducted. On the basis of those considerations, an economic effectiveness study was performed via an estimated profit income from the turbine purchase. The model was further used to determine costs of a small wind turbine power plant that could compete on the current prosumer market dominated by photovoltaic and solar panels.

2

Numerical analysis of an influence of the artificial valve type on the blood flow inside the ventricular assist device

Klosinski P., Reorowicz P., Obidowski D., Jozwik K.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 1

209-214

EN

A Ventricular Assist Device (VAD) is used in case of severe heart illnesses when the natural heart supplies the body with an insufficient volume of blood. Any damage or improper fiinctioning of the VAD can result in the patienfs death. This implies the constant need to improve the design of VADs and artificial valves which are crucial parts of the device. The authors used the latest Computer Aided Design and Computational Fluid Dynamics software to analyze the flow in the pneumatic Ventricular Assist Device designed at the Foundation of Cardiac Surgery Development and eąuipped with two different types of valves. In the study, a single-disc mechanical artificial heart valve based on the invention of Prof. J.J. Moll, modified at the Institute of Turbomachinery, TU Lodz, was compared with a three-leaflet polyurethane artificial heart. A comparison was made on the basis of the flow visualization inside the VAD chamber and the size of stagnation regions where the flowing blood may coagulate. An angular position of the disc valve was determined on the basis of the previous studies. A steady state simulation was performed on the assumption that walls of the assist device, adapters and valves were rigid. Dynamie viscosity of blood was defined on the basis on the Non-Newtonian Power Law. Simulations were preformed for systole and diastole conditions. The Ansys CFX vi2 code was used to perform preprocessing, solving and postprocessing stages. Deformations of the three-leaflet polyurethane valve were obtained in SolidWorks 2009 and imported to Ansys ICEM v. 12. On the basis of the preformed analysis, it has been proven that the disc mechanical heart valve generates better flow conditions inside the heart chamber, especially if a risk of coagulation is concerned. Moreover, the flow observed inside the chamber when the disc valve was used is more homogenous and a single swirl occurring in the central part enables good washing of the connection of the diaphragm and chamber regions.

PL

Gdy lewa komora serca nie pracuje prawidłowo, to jest zastępowana protezą - pulsacyjną komorą wspomagania pracy serca (VAD, z ang. ventricular assist device), którą często wykonuje się z poliuretanu (PU) i naniesionej za pomocą metody PLD (osadzenie laserem impulsowym) biokompatybilnej powłoki TiN. Otrzymywane duże wartości ściskających naprężeń własnych, są najwyższe ze wszystkich mierzonych, gdy powłokę TiN nanosi się metodą PLD. Celem niniejszej pracy jest opracowanie programu komputerowego wykorzystującego metodę elementów skończonych (MES) do wieloskalowego modelowania stanu odkształceń i naprężeń dla komory krwistej zbudowanej z PU/TiN, który to program będzie wykorzystywany do określania najbardziej niebezpiecznych miejsc ze względu na możliwe uszkodzenia materiału powierzchni komory, jakie mogą się pojawiać w warunkach pracy komory. Algorytmy wykorzystywane do tworzenia siatki elementów skończonych, implementacja warunków brzegowych i otrzymane rozwiązanie numeryczne zaprezentowano w niniejszej pracy. Opracowany kod MES jest oparty na nowym podejściu do symulowania materiałów wielopowłokowych otrzymywanych metodą PLD. Model w skali mikro zawiera dwa składniki: model naprężeń własnych (naprężeń początkowych) powstałych w procesie nanoszenia powłok i model obciążeń zadawanych w komorze krwistej VAD. Przewidywane w modelu rozkłady naprężeń i odkształceń pomagają określić dokładnie te strefy komory krwistej, które można zdefiniować, jako obszary będące źródłem jej uszkodzeń

3

Numerical Study of a Flow in the Cerebral Arterial Circle

Obidowski D., Jozwik K., Reorowicz P.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 1

79-84

EN

Blood is supplied to the brain by two internal carotid and two vertebral arteries. These arteries join to form the cerebral arterial circle (also called the Circle of Willis or CoW). This unique arrangement of human vessels ensures blood supply to the brain despite of any pathology in the geometry of arteries supplying the brain. Computed Tomography was used in this case for imagining the CoW as well as the arteries supplying it. The images obtained during the test were used to develop numerical model of one particular patient?s vessels geometry. Finally, with the use of numerical methods it is possible to simulate a realistic flow within the region where no other method can be used and thus one can analyze an influence of the pathological narrowing onto the cerebral perfusion. Using Computed Tomography large series of two-dimensional X-ray images were taken along the patient's axis during one test. The distance between single images is 0.6 mm. Vessels as they are soft tissues have to be visualized by contrast. Having these images, a three-dimensional path of the single artery was studied and its geometry was generated in CAD software (SolidWorks). Then, 3D mesh was generated using CFX Mesh code. Numerical experiment was carried out for different velocities within the physiological range. Blood was modeled as a Newtonian fluid.

PL

Głównymi tętnicami dostarczającymi krew do mózgu są dwie tętnice szyjne wewnętrzne oraz dwie tętnice kręgowe. Naczynia te łączą się w jamie czaszki tworząc koło tętnicze mózgu (koło Willisa). Układ ten ma za zadanie zapewnienie prawidłowego ukrwienia mózgu bez względu na zmiany patologiczne w geometrii naczyń zasilających mózg. W pracy tej posłużono się komputerową tomografią,jako sposobem obrazowania naczyń krwionośnych. Zastosowanie obrazów z TK pozwoliło na zbudowanie modelu numerycznego koła Willisa dla indywidualnego przypadku danego pacjenta. W chwili obecnej posługując się metodami numerycznymi możliwe jest odtworzenie rzeczywistego przepływu w obszarze, jak i zbadać wpływ anomalii w budowie na ukrwienie mózgu. Podstawą do zbudowania modelu były serie obrazów pozyskanych w czasie badania badania z wykorzystaniem tomografii komputerowej. W metodzie tej generowany jest obraz 2D na płaszczyznach prostopadłych do głównej osi pacjenta. Płaszczyzny oddalone są od siebie o 0,6 [mm]. Dla uwidocznienia naczyń krwionośnych, które są tkanką miękką, dodano środka kontrastowego. Na podstawie tych obrazów odwzorowano trójwymiarową ścieżkę osi każdego z kanałów. Kolejnym etapem było przeniesienie danych do programu SolidWorks. Następnie wygenerowana została siatka przestrzenna, do wykonania której wykorzystano oprogramowanie CFX Mesh. Symulacje przeprowadzone zostały dla różnych charakterystycznych wartości prędkości z zakresu prędkości fizjologicznych występujących w układzie krwionośnym. Krew została zdefiniowana jako ciecz Newtonowska.

4

Numerical Analysis of an Influence of a Vertebral Arteries Joint Angle Change on Blood Flow

Jozwik K., Obidowski D., Pogorzelski M.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 1

72-78

EN

Cerebral circulation can be regarded as the most important element of blood circulation. Total ischemia of neurotic cells, lasting longer than a few minutes, is irreversible in its consequences and results in their death. Due to that fact, blood must constantly be delivered to this region of human body. The primary system of brain blood supply consists of independent systems of two carotid and vertebral arteries. Vertebral arteries join into a basilar artery. This joint has a specific character as only 2% of all nodes are vessel joints. Moreover, due to its spatial shape, various diameters of inner vessels, various lengths as well as various joint angles, becomes an area of interesting research. Because of a lack of opportunity in direct diagnosis of this area, numerical experiments on average combinations of geometric models have been carried out. To carry out these investigations two 3D models of artery system differing in the value of a joint angle of vertebral arteries and basilar artery, starting with the aortic ostium and finishing with the basilar artery have been generated. At the inlet to the system three different velocities of the liquid modeling blood have been applied one by one. The results of the simulation indicate the way the joint angle and velocity change at the inlet influences the character and velocity of the flow in the area under analysis. Also, they clearly show which angle would be better from the view point of the flow haemodynamics.

PL

Krążenie mózgowe można uznać za najważniejszy element krążenia krwi. Całkowite niedokrwienie komórek nerwowych trwające dłużej niż kilka minut jest nieodwracalne w skutkach i powoduje ich obumieranie. W związku z tym, krew musi być nieustannie dostarczana do tego regionu ludzkiego ciała. W skład głównego systemu zasilania mózgu w krew wchodzą niezależne układy dwóch tętnic szyjnych oraz kręgowych. Tętnice kręgowe łączą się tworząc tętnicę podstawną. Zespolenie ma osobliwy charakter, gdyż tylko 2% wszystkich węzłów naczyniowych stanowią połączenia naczyń. Ponadto, ze względu na przestrzenny kształt, różne średnice wewnętrzne i różne ich długości jak również różne kąty zespolenia stanowi ono interesujący obszar badań. Ze względu na brak bezpośredniej możliwości diagnostyki tego obszaru, przeprowadzono badania numeryczne na uśrednionych wariantach geometrycznych modelu. Do ich przeprowadzenia zostały wygenenrowane dwa modele 3D układu tętnic, różniących się wartością kąta zespolenia tętnic kręgowych w tętnicę podstawną, począwszy od aorty, kończąc na tętnicy podstawnej. Na wlocie do układu zadawane były kolejno trzy różne prędkości płynącego czynnika modulującego krew. Uzyskane wyniki symulacji pokazały jak zmiana kąta zespolenia i prędkości na wlocie wpływa na charakter i prędkość przepływu w badanym rejonie, który kąt byłby lepszy ze względu na hemodynamikę przypływu.